用于燃料电池的启动系统的制作方法

本发明涉及一种燃料电池，尤其涉及一种用于燃料电池的启动系统，其中本发明用于燃料电池的启动系统能够在该燃料电池运行前，检测其所处环境的温度，和在环境温度过低时，对燃料电池(或其燃料电池堆)加热。相应地，本发明进一步涉及一种用于燃料电池的启动方法。

背景技术：

燃料电池，尤其是质子交换膜燃料电池，能够直接将化学能转化为电能而不必经过热机过程，因而具有能量转化效率高,噪音低,污染小和寿命长等优点,日益受到人们的重视。然而，燃料电池(或其燃料电池堆)在环境温度较低时，其内部温度也较低，甚至出现结冰现象。在这种环境温度过低的情况下，启动燃料电池运行发电时，需要先对燃料电池加热，以免燃料电池内部温度不均导致燃料电池发电性能不高或电力输出不稳，甚至是燃料电池无法顺利启动。此外，燃料电池在其最佳运行温度范围运行时，才具有更好发电性能，和对负载的用电能够快速响应。因此，当燃料电池所在环境的温度过低时，在启动燃料电池运行发电之前，一般会对燃料电池加热，以使其能在较佳的温度条件下运行，和改善其对负载用电的响应。最后，燃料电池的膜组件，尤其是燃料电池的质子膜，在温度过高时，容易发生损坏。相应地，燃料电池的运行温度应控制在质子膜发生损坏的温度之下。

技术实现要素：

本发明的主要优势在于其提供一种用于燃料电池的启动系统，其中本发明用于燃料电池的启动系统可使燃料电池即使在低温环境下，也能顺利启动运行。

本发明的另一优势在于其提供一种用于燃料电池的启动系统，其中本发明用于燃料电池的启动系统可在燃料电池启动发电前，自动检测其所在环境的温度和在环境温度过低时，自动对燃料电池(或其燃料电池堆)加热。

本发明的另一优势在于其提供一种用于燃料电池的启动系统，其中本发明用于燃料电池的启动系统可利用压缩升温的空气对燃料电池的燃料电池堆加热，而无需携带额外的热传递介质。

本发明的另一优势在于其提供一种用于燃料电池的启动系统，其中本发明用于燃料电池的启动系统对作为热传递介质的空气加热，可通过燃料电池的空气压缩机实现，而无需安装额外的元件或部件。

本发明的另一优势在于其提供一种用于燃料电池的启动系统，其中本发明用于燃料电池的启动系统可在仅对现有燃料电池做较小修改的情况下，用于现有燃料电池。

本发明的另一优势在于其提供一种用于燃料电池的启动系统，其中本发明用于燃料电池的启动系统并不要求其具有复杂精密的结构。

本发明的另一优势在于其提供一种用于燃料电池的启动方法，其中本发明用于燃料电池的启动方法可使燃料电池即使在低温环境下，也能顺利启动运行。

本发明的其它优势和特点通过下述的详细说明得以充分体现并可通过所附权利要求中特地指出的手段和装置的组合得以实现。

依本发明，能够实现前述目的和其他目的和优势的本发明用于燃料电池的启动系统，其包括:

一个控制模块；

至少一个环境温度传感器，其中该环境温度传感被设置与该控制模块可通电地相连接，以使该控制模块能够自该环境温度传感器接收其生成的温度数据，其中该控制模块被设置能够根据一个环境温度检测指令，控制该环境温度传感器检测该燃料电池所处环境的温度；

至少一个被设置在该燃料电池的流场板之间的加热通道，其中该加热通道具有一个第一开口和一个第二开口；

至少一个第一管路，其中该第一管路的两端分别与该加热通道的该第一开口和该第二开口相连通，从而使该第一管路和该加热通道形成一个允许一第一热传递介质流动在其内的热交换通路；

一个被设置在该热交换通路的流体泵，其中该控制模块与该流体泵可通电地相连接，且该控制模块被设置能够在该环境温度传感器检测到的环境温度低于一预设环境温度时，控制该流体泵转动，从而驱动该第一热传递介质在该热交换通路内循环流动；和

至少一个与该控制模块可通电地相连接的加热器，其中该加热器具有一个加热腔，其中该加热腔被设置围绕该第一管路，以使流动在该加热腔内的第二热传递介质能够与流动在该热交换通路的该第一热传递介质发生热交换，其中该第一热传递介质的温度小于该第二热传递介质的温度。

依本发明的另一方面，本发明进一步提供另一种用于燃料电池的启动系统，其包括：

一个控制模块；

至少一个环境温度传感器，其中该环境温度传感被设置与该控制模块可通电地相连接，以使该控制模块能够自该环境温度传感器接收其生成的温度数据，其中该控制模块被设置能够在接收到一个温度检测指令时，控制该环境温度传感器检测该燃料电池所处环境的温度；

至少一个被设置在该燃料电池的流场板之间的加热通道，其中该加热通道具有一个第一开口和一个第二开口；

至少一个第一管路，其中该第一管路的两端分别与该加热通道的该第一开口和该第二开口相连通，从而使该第一管路和该加热通道形成一个允许一第一热传递介质流动在其内的热交换通路；

一个被设置在该热交换通路的流体泵，其中该控制模块与该流体泵可通电地相连接，且该控制模块被设置能够在该环境温度传感器检测到的环境温度低于一预设环境温度时，控制该流体泵转动，从而驱动该第一热传递介质在该热交换通路内循环流动；和

至少一个与该控制模块可通电地相连接的加热器，其中该加热器被设置在该第一管路，其中该控制模块被进一步设置能够在环境温度低于一预设环境温度时，控制该流体泵转动和控制该加热器运行，以加热流动在该热交换通路的该第一热传递介质。

依本发明的另一方面，本发明进一步提供一种用于燃料电池的启动方法，其包括下述步骤：

(a)检测该燃料电池所处环境的温度；和

(b)如果该燃料电池所处环境的温度低于一预设环境温度，则驱动一第一热传递介质在一热交换通路内向一个第一预设方向流动，和驱动一第二热传递介质在一加热腔内向一个第二预设方向流动，其中该加热腔被设置围绕该热交换通路，该第一热传递介质的温度小于该第二热传递介质的温度。

依本发明的另一方面，本发明进一步提供另一种用于燃料电池的启动方法，其包括下述步骤：

(a)检测该燃料电池所处环境的温度；和

(b)如果该燃料电池所处环境的温度低于一预设环境温度，则驱动一第一热传递介质在一热交换通路内向一个第一预设方向流动，和控制一加热器启动运行，以加热流动在该热交换通路的该第一热传递介质，其中该加热器被设置围绕该热交换通路。

通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和目的将得以充分体现。

本发明的这些和其它目的、特点和目的，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。

附图说明

图1为依本发明实施例的用于燃料电池的启动系统的结构示意图。

图2显示的是上述依本发明实施例的燃料电池启动系统用于燃料电池的启动系统的热交换通路，其中该热交换通路被设置可用于加热该燃料电池。

图3为上述依本发明实施例的用于燃料电池的启动系统的另一结构示意图。

图4a为上述依本发明实施例的用于燃料电池的启动方法的流程图。

图4b为上述依本发明实施例的用于燃料电池的启动方法的另一流程图。

图5显示的是上述依本发明实施例的用于燃料电池的启动系统的一种可选实施。

图6显示的是上述依本发明实施例的燃料电池启动系统用于燃料电池的启动系统的热交换通路，其中该热交换通路被设置可用于加热该燃料电池。

图7为上述依本发明实施例的用于燃料电池的启动系统的另一结构示意图。

图8显示的是上述依本发明实施例的用于燃料电池的启动方法的一种可选实施。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

参考说明书附图之图1至图4b，依本发明实施例的用于燃料电池的启动系统被阐明，其中本发明用于燃料电池的启动系统包括一控制模块或启动控制模块10、至少一个环境温度传感器20、一加热通道30、一第一管路40、一流体泵50和一加热器60，其中该环境温度传感20被设置与该控制模块10可通电地相连接，以使该控制模块10能够自该环境温度传感器20接收其生成的温度数据，该控制模块10被设置能够根据一个环境温度检测指令，控制该环境温度传感器20检测该燃料电池所处环境的温度，该加热通道30被设置在该燃料电池的燃料电池堆的流场板之间，以对燃料电池的燃料电池堆的流场板加热，其中该加热通道30具有一个第一开口301和一个第二开口302，该第一管路40的两端分别与该加热通道30的该第一开口301和该第二开口302相连通，从而使该第一管路40和该加热通道30形成一个允许一第一热传递介质流动在其内的热交换通路300，其中该流体泵50被设置在该热交换通路300，该加热器60具有一个加热腔600，其中该加热腔600被设置围绕该第一管路40，以使流动在该加热腔600内的第二热传递介质能够与流动在该热交换通路300的该第一热传递介质发生热交换，其中该控制模块10进一步与该流体泵50可通电地相连接，且该控制模块10被设置能够在该环境温度传感器20检测到的环境温度低于一预设环境温度时，控制该流体泵50转动，从而驱动该第一热传递介质在该热交换通路300内循环流动。优选地，该第一热传递介质的温度小于该第二热传递介质的温度。如附图之图1至图3所示，更优选地，该流体泵50被设置能够驱动该第一热传递介质自该加热通道30的该第一开口301流出，并自该加热通道30的该第二开口302流入，并在该第一管路40与该加热器60发生热交换和被加热后，进一步自该加热通道30的该第一开口301流入。相应地，该加热通道30的该第一开口301形成该加热通道30的该第一热传递介质的入口，该加热通道30的该第二开口302形成该加热通道30的该第一热传递介质的出口。可选地，该流体泵50被设置能够驱动该第一热传递介质自该加热通道30的该第二开口302流出，并自该加热通道30的该第一开口301流入。

值得注意的是，本发明用于燃料电池的启动系统被启动或被激活以对该燃料电池的燃料电池堆加热的该预设环境温度跟燃料电池的最佳运行温度范围有关，并受燃料电池的结构影响。例如，当该燃料电池为质子交换膜燃料电池时，则该预设环境温度可被设置为0℃，或者一个更低温度，例如，-10℃。换句话说，当燃料电池所在环境的温度低于-10℃(或低于0℃)时，本发明用于燃料电池的启动系统被启动或被激活以对该燃料电池的燃料电池堆加热。但在实际使用中，为了使该燃料电池尽快达到较高的适于启动运行的温度，本发明用于燃料电池的启动系统被启动或被激活以对该燃料电池的燃料电池堆加热的该预设环境温度可被设置为一个更高温度，例如，10℃。换句话说，当燃料电池所在环境的温度低于10℃时，本发明用于燃料电池的启动系统被启动或被激活以对该燃料电池的燃料电池堆加热。一般地，燃料电池，尤其是质子交换膜燃料电池，其正常启动的最低温度在-10℃左右。因此，该预设环境温度优选被设置为-10℃。而为了使其能够较快启动和进入较佳工作状态，该预设环境温度更优选被设置为0℃。此外，当本发明用于燃料电池的启动系统被启动或被激活以对该燃料电池的燃料电池堆加热时，通过该第一热传递介质加热该燃料电池，因此，该第一热传递介质的温度不应过高，以免影响燃料电池的发电性能。在实际使用中，该第一热传递介质可通过该加热器60被加热至20℃至110℃。进一步地，当燃料电池为质子交换膜燃料电池堆时，该第一热传递介质的最高温度还应考虑到对质子交换膜热稳定性的影响。因此，当燃料电池，尤其是质子交换膜燃料电池，所在环境的温度低于该预设环境温度时，该第一热传递介质的温度优选被加热至100℃以下，以免燃料电池的质子交换膜因急剧的温度变化发生损坏。相应地，该第一热传递介质的温度不应大于100℃。更优选地，该第一热传递介质被加热至25℃至90℃。考虑到大多数质子交换膜燃料电池的较佳工作温度范围为60℃至80℃，相应地，该第一热传递介质的温度最优选为60℃至80℃。另外，当该第二热传递介质为空气时，空气可通过空压机压缩升温。由于空压机的压缩比越高，耗能越大。因此，当该第二热传递介质为空气时，在尽可能提高该第一热传递介质的温度的同时，还要考虑该第二热传递介质被压缩时的能耗。最后，优选地，该第一热传递介质的熔点不应大于0℃，以防止环境温度较低时，该第一热传递介质出现结冰现象。优选地，该第一热传递介质为水、水溶液或水的混合液，或其它合适的液态物质。可选地，该第一热传递介质为气态物质。该第二热传递介质为空气等气体，或其它合适的物质。

如说明书附图之图1至图3所示，依本发明实施例的用于燃料电池的启动系统进一步包括一个空压机或空气压缩机71，其中该空气压缩机71与该控制模块10可通电地相连接，其中该控制模块10被设置能够在环境温度低于预设环境温度时，启动压缩空气，并通过一个第二管路72将压缩升温后的空气其进气口601提供给该加热器60，压缩空气在与该第一热传递介质发生热交换之后，通过一个排出口602自该加热器60的该加热腔600内排出。换句话说，该加热器60的该加热腔600具有一个进气口601和一个排出口602。相应地，该第二热传递介质为空气。为了使燃料电池尽快被加热至其具有一个合适的温度，优选地，流动在该第一管路40内的该第一热传递介质的流动方向和流动在该加热腔600内的该第二热传递介质的流动方向相异或相反，以提高两者之间的热交换效率。

如说明书附图之图1至图3所示，依本发明实施例的用于燃料电池的启动系统进一步包括一个用于控制向燃料电池的燃料电池堆提供氢气的氢气控制阀和一个用于控制向燃料电池的燃料电池堆提供空气的空气控制阀90，其中该控制模块10分别与该氢气控制阀和该空气控制阀90可通电地相连接，其中该控制模块10被设置能够在流经该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1(可通过温度传感器t1检测得到)和流经该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2(可通过温度传感器t2检测得到)的差值不大于一启动温度差值时，控制打开该氢气控制阀和该空气控制阀90，以向该燃料电池(的燃料电池堆)供应氢气和空气。优选地，当该氢气控制阀和该空气控制阀90被打开，以向该燃料电池的燃料电池堆供应氢气和空气时，该控制模块10控制关闭向该加热器60提供压缩空气的该第二管路72。可选地，该控制模块10被设置能够在流经该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2的差值不大于一启动温度差值时，提供一个燃料电池启动信号，以使控制该燃料电池运行的上位机或控制器能够控制启动该燃料电池，例如，控制向该燃料电池的燃料电池堆供应氢气和空气。值得注意的是，流经该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2的差值反应了该燃料电池的燃料电池堆的温度相对流经该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1的高低。因此，当流经该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2的差值较小时，意味着该燃料电池的燃料电池堆的温度较高。在实际应用中，较少数量燃料电池单体组成的燃料电池堆，在流经该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2的差值低于5℃时，基本可认为该燃料电池的燃料电池堆的温度已被加热至适合启动的温度。较多燃料电池单体组成的复杂燃料电池堆，可在流经该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2的差值低于一更高的温度值时，例如，15℃，即可认为该燃料电池的燃料电池堆的温度已被加热至适合启动的温度。因此，本发明启动温度差值优选为0℃～15℃。更优选地，本发明启动温度差值为0℃～5℃。

如说明书附图之图1至图3所示，依本发明实施例的用于燃料电池的启动系统进一步包括一个用于向该燃料电池提供空气的空气供应管路91，其中该空气控制阀90被设置在该空气供应管路91，以控制向燃料电池的燃料电池堆提供空气。进一步地，该空气压缩机71被设置通过该空气供应管路91向该燃料电池的燃料电池堆提供空气。如说明书附图之图1至图4b所示，当流经该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2的差值不大于一启动温度差值时，该控制模块10通过一个控制阀控制该空气压缩机71停止向该第二管路72提供或供应压缩空气。同时，该控制模块10控制打开该该空气控制阀90，以使该空气压缩机71可通过该空气供应管路91向燃料电池的燃料电池堆提供空气。优选地，当流经该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2的差值不大于一启动温度差值时，该控制模块10控制停止该流体泵50的运行。

如说明书附图之图1至图3所示，依本发明实施例的用于燃料电池的启动系统的该第一管路40包括一第一管体41，其中该加热器60被设置在该第一管体41的外侧，从而使得该第一管体41被设置在该热交换通路300和该加热腔600之间和形成该第一热传递介质和该第二热传递介质之间的热传递介质。进一步地，由于该第一热传递介质的温度低于该第二热传递介质的温度，则可认为该第二热传递介质通过该第一管路40的该第一管体41加热该第一热传递介质。优选地，该第一管体41由热传递系数较高的材料制成，如金、银、铜、铝等具有高热传导性能的金属或合金材料制成。然而，该第一管体41也可由热传递系数较高的非金属材料制成。在实际应用中，热传导系数在115w/(m.k)以上的材料，如金、银、铜、铝或其合金能够更好实现该第二热传递介质通过该第一管体41对该第一热传递介质的加热。

如说明书附图之图1至图3所示，依本发明实施例的用于燃料电池的启动系统的热交换通路300可被进一步用作冷却系统的冷却通路或其一部分。优选地，本发明用于燃料电池的启动系统的热交换通路300形成该燃料电池的冷却系统的冷却通路的一个冷却支路，其与该燃料电池的冷却系统的冷却通路的另一冷却支路80相连通，从而与该冷却支路80形成一个完整的冷却通路。优选地，该燃料电池的冷却系统的冷却通路的冷却支路80的两端分别与该燃料电池的冷却通道和该第一管路40相连通。优选地，该燃料电池的冷却系统的散热器73被设置在该冷却支路80，以在该燃料电池正常运行一段时间后，对流动在该燃料电池的冷却系统的冷却通路的该第一热传递介质降温冷却。换句话说，该第一热传递介质既可被用于对该燃料电池的燃料电池堆加热，也可被用于对该燃料电池的燃料电池堆冷却。

如说明书附图之图1至图3所示，依本发明实施例的用于燃料电池的启动系统进一步包括一个被设置在该加热器60的排出口602的空气温度检测器或温度传感器61，其中该空气温度传感器61被设置用于检测流经该加热器60的排出口602的该第二热传递介质的温度，其中该控制模块10被进一步设置能够在流经该加热器60的排出口602的该第二热传递介质的温度不小于一启动排气温度值t排时，控制打开该氢气控制阀和该空气控制阀90，以向该燃料电池的燃料电池堆供应氢气和空气(或提供一个燃料电池启动信号)。可以理解，该空气压缩机71对空气的压缩比、该第一热传递介质和流动在该加热腔600的空气之间的热交换效率、流经该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2决定了该加热器60的排出口602的该第二热传递介质的温度。因此，对于具体的燃料电池而言，该空气压缩机71对空气的压缩比决定该启动排气温度值t排的大小。

值得注意的是，该控制模块10被进一步设置能够在流经该加热通道30的该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该加热通道30的该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2的差值大于一个加热温度差值时，控制增加该流体泵50的转速，以提高对燃料电池的燃料电池堆的加热效率。流经该加热通道30的该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该加热通道30的该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2的差值较大时，意味着经至少一个该第一热传递介质的加热循环，该燃料电池的燃料电池堆的至少部分内部结构温度仍然较低，需要强化，至少是保持对该燃料电池的燃料电池堆的加热。可选地，也可通过控制增加流动在该加热器60的该加热腔600内的该第二热传递介质的流速，或者提高该第二热传递介质的温度，来强化对该燃料电池的加热。例如增加该压缩空气的压缩比，来实现对该燃料电池的燃料电池堆的强化加热。然而，通过控制增加该流体泵50的转速，增加该第一热传递介质在该热交换通路300中的流速的方式强化对该燃料电池的燃料电池堆的加热，对燃料电池堆更加温和。尤其是不易使质子交换膜发生损坏。

如说明书附图之图1至图4b所示，依本发明实施例，本发明进一步提供一种用于燃料电池的加热装置，以在环境温度过低时，对燃料电池的燃料电池堆加热和使燃料电池即使在低温环境下，也能顺利启动运行，其中本发明用于燃料电池的加热装置包括一控制模块或启动控制模块10、至少一个环境温度传感器20、一加热通道30、一第一管路40、一流体泵50和一加热器60，其中该环境温度传感20被设置与该控制模块10可通电地相连接，以使该控制模块10能够自该环境温度传感器20接收其生成的温度数据，该控制模块10被设置能够根据一个环境温度检测指令，控制该环境温度传感器20检测该燃料电池所处环境的温度，该加热通道30被设置在该燃料电池(或其燃料电池堆)的流场板之间，以对燃料电池的燃料电池堆的流场板加热，其中该加热通道30具有一个第一开口301和一个第二开口302，该第一管路40的两端分别与该加热通道30的该第一开口301和该第二开口302相连通，从而使该第一管路40和该加热通道30形成一个允许一第一热传递介质流动在其内的热交换通路300，其中该流体泵50被设置在该热交换通路300，该加热器60具有一个加热腔600，其中该加热腔600被设置围绕该第一管路40，以使流动在该加热腔600内的第二热传递介质能够与流动在该热交换通路300的该第一热传递介质发生热交换，其中该控制模块10进一步与该流体泵50可通电地相连接，且该控制模块10被设置能够在该环境温度传感器20检测到的环境温度低于一预设环境温度时，控制该流体泵50转动，从而驱动该第一热传递介质在该热交换通路300内循环流动。优选地，该第一热传递介质的温度小于该第二热传递介质的温度。如附图之图1至图3所示，更优选地，该流体泵50被设置能够驱动该第一热传递介质自该加热通道30的该第一开口301流出，并自该加热通道30的该第二开口302流入，并在该第一管路40与该加热器60发生热交换和被加热后，进一步自该加热通道30的该第一开口301流出。相应地，该加热通道30的该第一开口301形成该加热通道30的该第一热传递介质的出口，该加热通道30的该第二开口302形成该加热通道30的该第一热传递介质的入口。可选地，该流体泵50被设置能够驱动该第一热传递介质自该加热通道30的该第二开口302流出，并自该加热通道30的该第一开口301流入。

如说明书附图之图1至图4b所示，依本发明实施例，本发明进一步提供一种用于燃料电池的加热组件，其包括一加热通道30、一第一管路40、一流体泵50和一加热器60，其中该加热通道30被设置在该燃料电池的燃料电池堆的流场板之间，以对燃料电池的燃料电池堆的流场板加热，其中该加热通道30具有一个第一开口301和一个第二开口302，该第一管路40的两端分别与该加热通道30的该第一开口301和该第二开口302相连通，从而使该第一管路40和该加热通道30形成一个允许一第一热传递介质流动在其内的热交换通路300，其中该流体泵50被设置在该热交换通路300，该加热器60具有一个加热腔600，其中该加热腔600被设置围绕该第一管路40，以使流动在该加热腔600内的第二热传递介质能够与流动在该热交换通路300的该第一热传递介质发生热交换，其中该流体泵50被设置用于驱动该第一热传递介质在该热交换通路300内循环流动。本发明用于燃料电池的加热组件进一步包括一个排气管，其中该排气管与该加热器60的排出口602相连通，以使流经该加热器60的加热腔600的该第二热传递介质(例如，空气)能够排出。

如说明书附图之图1至图4b所示，依本发明实施例，本发明进一步提供一种用于燃料电池的启动方法，其包括以下步骤：

(a)检测该燃料电池所处环境的温度；和

(b)如果该燃料电池所处环境的温度低于一预设环境温度，则驱动一第一热传递介质在一热交换通路300内向一个第一预设方向流动，和驱动一第二热传递介质在一加热腔内向一个第二预设方向流动，其中该加热腔600被设置围绕该热交换通路300，该热交换通路300形成一个被设置在该燃料电池的流场板之间的加热通道30，其中该第一热传递介质的温度小于该第二热传递介质的温度。优选地，该第一热传递介质为水、水溶液或水的混合液等液体。可选地，该第一热传递介质为气态物质。该第二热传递介质为空气等气体，或其它合适的物质。

如说明书附图之图1至图4b所示，当该燃料电池被启动运行发电之前，将根据一个自检指令或环境温度检测指令，自动检测该燃料电池所处环境的温度，以防止该燃料电池在低温环境下，启动失败或未经预热，即启动运行发电，以致影响该燃料电池的稳定电力输出、对负载的用电的响应缓慢甚至是该燃料电池的寿命。如果该燃料电池所处环境的温度被检测低于一个预设环境温度，则驱动一第一热传递介质在一热交换通路300内向一个第一预设方向流动，并驱动一第二热传递介质在一加热腔600内向一个第二预设方向流动，其中该加热腔600被设置围绕该热交换通路300，该热交换通路300形成一个被设置在该燃料电池的流场板之间的加热通道30，其中该第一热传递介质的温度小于该第二热传递介质的温度。换句话说，如果该燃料电池所处环境的温度低于该预设环境温度，则本发明用于燃料电池的启动方法将通过具有一个较高温度的该第二热传递介质对流动在该燃料电池的该热交换通路的该第一热传递介质加热，以使该第一热传递介质能够加热该燃料电池。

如说明书附图之图1至图4b所示，当该燃料电池被加热一个适当时间后，进一步地检测流经该热交换通路300的该加热通道30的第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该加热通道30的第二开口302的该第一热传递介质的温度t2，如果该温度t1和该温度t2的差值大于一个加热温度差值，则增加流动在该热交换通路300内的该第一热传递介质的流速，以加强对该燃料电池的加热。一般地。该温度t1和该温度t2的差值较大时，反映该热交换通路300中的该第一热传递介质受热不均或该燃料电池的燃料电池堆内部温度较低。为了确保该燃料电池的该燃料电池堆内部的温度均一和燃料电池堆的温度被加热到合适温度，则应加强对该燃料电池的加热，至少应保持对该燃料电池的加热。可选地，也可通过控制增加流动在该加热器60的该加热腔600内的该第二热传递介质的流速，或者提高该第二热传递介质的温度的方式，强化对该燃料电池的加热。例如，通过增加该压缩空气的压缩比，来实现对该燃料电池的燃料电池堆的强化加热。优选地，本发明通过增加流动在该热交换通路300内的该第一热传递介质的流速，来加强对该燃料电池的加热。通过控制增加该流体泵50的转速，以增加该第一热传递介质在该热交换通路300中的流速的方式，从而强化对该燃料电池的燃料电池堆的加热，对燃料电池堆更加温和。尤其是不易使质子交换膜发生损坏。最后，采用空气压缩机压缩空气的方式对该第二热传递介质(空气)升温或加压，以提高该第二热传递介质的流速或温度时，空气压缩机消耗的能量将大幅上升，而增加该第一热传递介质在该热交换通路300中的流速，尤其是该第一热传递介质为液体，例如，该第一热传递介质为水、水溶液或水的混合液时，流体泵消耗的能量的上升幅度要相对较小。因此，通过增加该第一热传递介质在该热交换通路300中的流速的方式，来实现对该燃料电池的燃料电池堆的强化加热，还可能使消耗的能量更低。

因此，优选地，本发明用于燃料电池的启动方法，进一步包括以下步骤：

(c)进一步检测流经该热交换通路300的该加热通道30的第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该加热通道30的第二开口302的该第一热传递介质的温度t2；和

(d)如果该温度t1和该温度t2的差值大于一个加热温度差值，则提高流动在该热交换通路300内的该第一热传递介质的流速。

可选地，本发明用于燃料电池的启动方法，进一步包括以下步骤：

(c)进一步检测流经该热交换通路300的该加热通道30的第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该加热通道30的第二开口302的该第一热传递介质的温度t2；和

(f)如果该温度t1和该温度t2的差值大于一个加热温度差值，则提高流动在该加热腔600内的该第二热传递介质的流速。

可选地，本发明用于燃料电池的启动方法，进一步包括以下步骤：

(c)进一步检测流经该热交换通路300的该加热通道30的第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该加热通道30的第二开口的302该第一热传递介质的温度t2；和

(g)如果该温度t1和该温度t2的差值大于一个加热温度差值，则提高流动在该加热腔600内的该第二热传递介质的温度。

如说明书附图之图1至图4b所示，当该燃料电池被加热一个适当时间后，进一步地检测流经该热交换通路的该加热通道30的第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该加热通道30的第二开口302的该第一热传递介质的温度t2，如果该温度t1和该温度t2的差值不大于一个加热温度差值，则控制停止该第二热传递介质在该加热腔内的流动，以停止对该燃料电池的加热。一般地。该温度t1和该温度t2的差值较小时，反映该热交换通路中的该第一热传递介质与该燃料电池的燃料电池堆之间的热交换较少，该燃料电池的燃料电池堆内部温度较高，或至少与该第一热传递介质的温度差较小。此时，可视为该燃料电池的燃料电池堆的温度已满足启动运行发电的温度要求。优选地，该启动温度差值为0℃～15℃。更优选地，该启动温度差值为0℃～5℃。

因此，优选地，本发明用于燃料电池的启动方法，进一步包括以下步骤：

(c)进一步检测流经该热交换通路的该加热通道30的第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该加热通道30的第二开口302的该第一热传递介质的温度t2；和

(h)如果该温度t1和该温度t2的差值不大于一启动温度差值，则控制停止该第二热传递介质在该加热腔内的流动。

可选地，也可通过检测流经该加热腔的排出口的第二热传递介质的温度，来确定该燃料电池的燃料电池堆的温度是否能够满足启动运行发电的温度要求。例如，可在流经该加热腔的排出口的该第二热传递介质的温度t不小于一启动排气温度值t排时，控制停止该第二热传递介质在该加热腔内的流动。如果该温度t较高时，意味着该第二热传递介质与该第一热传递介质之间的热交换较小，此时，可视为该燃料电池的燃料电池堆的温度已满足启动运行发电的温度要求。

因此，可选地，本发明用于燃料电池的启动方法，进一步包括以下步骤：

(m)进一步检测流经该燃料电池的排出口的第二热传递介质的温度；和

(n)如果流经该第二热传递介质的排出口的第二热传递介质的温度t不小于一启动排气温度值t排时，则控制停止该第二热传递介质在该加热腔内的流动。

参考说明书附图之图5至图8，依本发明实施例的用于燃料电池的启动系统的可选实施被阐明，其中本发明用于燃料电池的启动系统包括一控制模块或启动控制模块10、至少一个环境温度传感器20、一加热通道30、一第一管路40、一流体泵50和一加热器60a，其中该环境温度传感20被设置与该控制模块10可通电地相连接，以使该控制模块10能够自该环境温度传感器20接收其生成的温度数据，该控制模块10被设置能够根据一个环境温度检测指令，控制该环境温度传感器20检测该燃料电池所处环境的温度，该加热通道30被设置在该燃料电池(或其燃料电池堆)的流场板之间，以对燃料电池的燃料电池堆的流场板加热，其中该加热通道30具有一个第一开口301和一个第二开口302，该第一管路40的两端分别与该加热通道30的该第一开口301和该第二开口302相连通，从而使该第一管路40和该加热通道30形成一个允许一第一热传递介质流动在其内的热交换通路300，其中该流体泵50被设置在该热交换通路300，该加热器60a被设置在该第一管路40，其中该控制模块10被进一步设置能够在环境温度低于一预设环境温度时，控制该流体泵50转动，从而驱动该第一热传递介质在该热交换通路300内循环流动，和控制该加热器60a运行，以加热流动在该热交换通路300的该第一热传递介质。优选地，该加热器60a为电加热器。相应地该电加热器60a通过加热丝或加热板对该第一管路40的第一管体41加热，从而使流动在该第一管路40内的该第一热传递介质加热。如附图之图5至图7所示，更优选地，该流体泵50被设置能够驱动该第一热传递介质自该加热通道30的该第一开口301流出，并自该加热通道30的该第二开口302流入，并在该第一管路40与该加热器60a发生热交换和被加热后，进一步自该加热通道30的该第一开口301流出。相应地，该加热通道30的该第一开口301形成该加热通道30的该第一热传递介质的入口，该加热通道30的该第二开口302形成该加热通道30的该第一热传递介质的出口。可选地，该流体泵50被设置能够驱动该第一热传递介质自该加热通道30的该第二开口302流出，并自该加热通道30的该第一开口301流入。

如说明书附图之图5至图7所示，依本发明实施例的用于燃料电池的启动系统的可选实施进一步包括一个用于控制向燃料电池的燃料电池堆提供氢气的氢气控制阀和一个用于控制向燃料电池的燃料电池堆提供空气的空气控制阀90，其中该控制模块10分别与该氢气控制阀和该空气控制阀90可通电地相连接，其中该控制模块10被设置能够在流经该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2的差值不大于一启动温度差值时，控制打开该氢气控制阀和该空气控制阀90，以向该燃料电池(的燃料电池堆)供应氢气和空气。优选地，当该氢气控制阀和该空气控制阀90被打开，以向该燃料电池的燃料电池堆供应氢气和空气时，该控制模块10控制关闭向该加热器60a提供压缩空气的该第二管路72。可选地，该控制模块10被设置能够在流经该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2的差值不大于一启动温度差值时，提供一个燃料电池启动信号，以使控制该燃料电池运行的上位机或控制器能够控制启动该燃料电池，例如，控制向该燃料电池的燃料电池堆供应氢气和空气。

值得注意的是，流经该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2的差值反应了该燃料电池的燃料电池堆的温度相对流经该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1的高低。因此，当流经该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2的差值较小时，意味该燃料电池的燃料电池堆的温度较高。在实际应用中，较少数量燃料电池单体组成的燃料电池堆，在流经该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2的差值低于5℃时，基本可认为该燃料电池的燃料电池堆的温度已被加热至适合启动的温度。在较多燃料电池单体组成的复杂燃料电池堆，可在流经该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2的差值更高时，例如，15℃，即可认为该燃料电池的燃料电池堆的温度已被加热至适合启动的温度。因此，本发明启动温度差值优选为0℃～15℃。更优选地，本发明启动温度差值为0℃～5℃。进一步地，该控制模块10被设置能够在流经该加热通道30的该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该加热通道30的该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2的差值大于一个加热温度差值时，控制增加该流体泵50的转速，以提高对燃料电池的燃料电池堆的加热效率。流经该加热通道30的该第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该加热通道30的该第二开口302的该第一热传递介质的温度t2的差值较大时，意味着经至少一个该第一热传递介质的加热循环，该燃料电池的燃料电池堆的至少部分内部结构温度仍然较低，需要强化，至少保持对该燃料电池的燃料电池堆的加热。可选地，也可通过提高该加热器60a的输出功率，来强化对该燃料电池的加热。然而，通过控制增加该流体泵50的转速，增加该第一热传递介质在该热交换通路中的流速的方式强化对该燃料电池的燃料电池堆的加热，对燃料电池堆更加温和。尤其是不易使质子交换膜发生损坏。

如说明书附图之图5至图8所示，依本发明实施例，本发明进一步提供一种用于燃料电池的加热装置，以在环境温度过低时，对燃料电池的燃料电池堆加热和使燃料电池即使在低温环境下，也能顺利启动运行，其中本发明用于燃料电池的加热装置包括一控制模块或启动控制模块10、至少一个环境温度传感器20、一加热通道30、一第一管路40、一流体泵50和一加热器60a，其中该环境温度传感20被设置与该控制模块10可通电地相连接，以使该控制模块10能够自该环境温度传感器20接收其生成的温度数据，该控制模块10被设置能够根据一个环境温度检测指令，控制该环境温度传感器20检测该燃料电池所处环境的温度，该加热通道30被设置在该燃料电池(或其燃料电池堆)的流场板之间，以对燃料电池的燃料电池堆的流场板加热，其中该加热通道30具有一个第一开口301和一个第二开口302，该第一管路40的两端分别与该加热通道30的该第一开口301和该第二开口302相连通，从而使该第一管路40和该加热通道30形成一个允许一第一热传递介质流动在其内的热交换通路300，其中该流体泵50被设置在该热交换通路300，该加热器60a被设置在该第一管路40，其中该控制模块10被进一步设置能够在环境温度低于一预设环境温度时，控制该流体泵50转动，从而驱动该第一热传递介质在该热交换通路300内循环流动，和控制该加热器60a运行，以加热流动在该热交换通路300的该第一热传递介质。如附图之图5至图7所示，更优选地，该流体泵50被设置能够驱动该第一热传递介质自该加热通道30的该第一开口301流出，并自该加热通道30的该第二开口302流入，并在该第一管路40与该加热器60a发生热交换和被加热后，进一步自该加热通道30的该第一开口301流出。相应地，该加热通道30的该第一开口301形成该加热通道30的该第一热传递介质的入口，该加热通道30的该第二开口302形成该加热通道30的该第一热传递介质的出口。可选地，该流体泵50被设置能够驱动该第一热传递介质自该加热通道30的该第二开口302流出，并自该加热通道30的该第一开口301流入。

如说明书附图之图5至图8所示，依本发明实施例，本发明进一步提供另一种用于燃料电池的启动方法，其包括以下步骤：

(a)检测该燃料电池所处环境的温度；和

(b)如果该燃料电池所处环境的温度低于一预设环境温度，则驱动一第一热传递介质在一热交换通路内向一个第一预设方向流动，和控制一加热器启动运行，以加热流动在该热交换通路的该第一热传递介质，其中该加热器被设置围绕该热交换通路，其中该热交换通路形成一个被设置在该燃料电池的流场板之间的加热通道30。优选地，该第一热传递介质为水、水溶液或水的混合液等液态物质。

如说明书附图之图5至图8所示，当该燃料电池被启动运行发电之前，将根据一个自检指令或环境温度检测指令，自动检测该燃料电池所处环境的温度，以防止该燃料电池在低温环境下，启动失败或未经预热，即启动运行发电，以致影响该燃料电池的稳定电力输出、对负载的用电的响应缓慢甚至是该燃料电池的寿命。如果该燃料电池所处环境的温度被检测低于一个预设环境温度，则驱动一第一热传递介质在一热交换通路内向一个第一预设方向流动，和控制一加热器启动运行，以加热流动在该热交换通路的该第一热传递介质，其中该加热器被设置围绕该热交换通路，其中该热交换通路形成一个被设置在该燃料电池的流场板之间的加热通道30。换句话说，如果该燃料电池所处环境的温度低于该预设环境温度，则本发明用于燃料电池的启动方法将通过加热器对流动在该燃料电池的该热交换通路的该第一热传递介质加热，以使该第一热传递介质能够加热该燃料电池。

如说明书附图之图5至图8所示，当该燃料电池被加热一个适当时间后，进一步地检测流经该热交换通路的该加热通道30的第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该加热通道30的第二开口302的该第一热传递介质的温度t2，如果该温度t1和该温度t2的差值大于一个加热温度差值，则增加流动在该热交换通路内的该第一热传递介质的流速，以加强对该燃料电池的加热。一般地。该温度t1和该温度t2的差值较大时，反映该热交换通路中的该第一热传递介质的受热不均或该燃料电池的燃料电池堆内部温度较低。为了确保该燃料电池的该燃料电池堆内部的温度均一和燃料电池堆的温度被加热到合适温度，则应加强对该燃料电池的加热，至少应保持对该燃料电池的加热。可选地，也可通过提高该加热器的输出功率的方式，来强化对该燃料电池的加热。优选地，本发明通过增加流动在该热交换通路内的该第一热传递介质的流速，来加强对该燃料电池的加热。通过控制增加该流体泵50的转速，从而增加该第一热传递介质在该热交换通路中的流速的方式强化对该燃料电池的燃料电池堆的加热，对燃料电池堆更加温和。尤其是不易使质子交换膜发生损坏。

因此，优选地，本发明用于燃料电池的启动方法，进一步包括以下步骤：

(c)进一步检测流经该热交换通路的该加热通道30的第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该加热通道30的第二开口302的该第一热传递介质的温度t2；和

(d)如果该温度t1和该温度t2的差值大于一个加热温度差值，则提高流动在该热交换通路内的该第一热传递介质的流速。

可选地，本发明用于燃料电池的启动方法，进一步包括以下步骤：

(c)进一步检测流经该热交换通路的该加热通道30的第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该加热通道30的第二开口302的该第一热传递介质的温度t2；和

(f)如果该温度t1和该温度t2的差值大于一个加热温度差值，则提高该加热器的输出功率。

如说明书附图之图5至图8所示，当该燃料电池被加热一个适当时间后，进一步地检测流经该热交换通路的该加热通道30的第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该加热通道30的第二开口302的该第一热传递介质的温度t2，如果该温度t1和该温度t2的差值不大于一个加热温度差值，则控制停止该加热器对该燃料电池的加热。一般地。该温度t1和该温度t2的差值较小时，反映该热交换通路中的该第一热传递介质与该燃料电池的燃料电池堆之间的热交换较少，该燃料电池的燃料电池堆内部温度较高，或至少与该第一热传递介质的温度差较小。此时，可视为该燃料电池的燃料电池堆的温度已满足启动运行发电的温度要求。优选地，该启动温度差值为0℃～15℃。更优选地，该启动温度差值为0℃～5℃。

因此，优选地，本发明用于燃料电池的启动方法，进一步包括以下步骤：

(c)进一步检测流经该热交换通路的该加热通道30的第一开口301的该第一热传递介质的温度t1和流经该加热通道30的第二开口302的该第一热传递介质的温度t2；和

(h)如果该温度t1和该温度t2的差值不大于一启动温度差值，则控制停止该加热器对该热交换通路内的该第一热传递介质的加热。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。

本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。